yavor2 (553175), страница 105
Текст из файла (страница 105)
С помощью достаточно мощных пото-о ков антннейтрнно были поставлены опыты по изучению взанмодействня антнддейтрнно ое, с протонамн,р'. Идея опытов заключалась в -о обнаружении реакции захвата электронного антннейтрнно ое, про-о тоном,р'. Реакция происходит следующим образом: еме+дрд > опд++део (83.9) Аналогичная реакция для захвата электронного нейтрнно ее~ нейтроном,п' происходит так: од>е +оцд е дрд+ — Ео (83.9') Можно показать, что процессы указанного типа допустимы, если 450 превращения нейтрона в протон и протона в нейтрон происходят по схемам (Ц 81.12 и 82.2): ,и —,р +,е +»ч».
1р —,и ++1е +»ч». 1 » 1 1 » О 1О. Опыт по обнаружению антинейтрино, вызывающего превращение протона в нейтрои и позитрон по уравнению (83.9), был поставлен в 1953 — 1954 гг. на пучках антинейтрино от реактора Ф. Рейнесом и К. Коуэном. Мишенью и детектором процессов служила камера объемом около 1 м', наполненная сцинтнллирующей жидкостью, имеющей в своем составе водород и кадмий.
Большое чксло фотоумножителей фиксировало реакцию, происходящую по уравнению (83.9). Образовавшиеся при реакции позитроны, встречаясь с электронами атомов жидкости, соединялись с ними и образовывали каждый по два у-кванта, появление которых фиксировалось вспышкой в сцинтиллирующей жидкости. Возникшие нейтроны замедлялись водородом и захватывались кадмием (радиационный захват).
Каскад у-квантов, возникающий при радиационном захвате, давал вторую вспышку. Наблюдения этих вспышек позволили надежно установить протекание реакции (83.9) и подтвердили существование электронного антинейтрино. В 1956 г. были поставлены надежные по результатам опыты, которые позволили установить, что нейтрино взаимодействует с веществом иначе, чем антинейтрино, и что поэтому их нужно считать двумя отличными друг от друга частицами. Реакции (83.9) и (83.9') были однозначно установлены и подтвердили различие частиц „ч, и о -о »ч,.
Нейтрино отличается от антинейтрино лептонным зарядом, а также другими характеристиками, в обсуждение которых мы не можем входить. 11. Вопрос о различии между электронными и мезонными нейтрино и антииейтрино возник при изучении распада заряженных и--мезонов по уравнениям (83.4) и (83.5).
Оказалось, что если отделить образующиеся нейтрино н антинейтрино и затем осуществить реакции захвата этих частиц, например нейтрино нейтронами, то реакция (83.9') на осуц(ествляеглся, а вместо нее захват происходит по уравнению »ч,', +,п' —,р'+ р-, (83. 9») свидетельствующему о различии частиц „ч, и,ч„. о о 12. В заключение укажем, что античастицы были обнаружены и среди гиперонов. Антигипероны подчиняются общим требованиям для всех античастиц.
Для образования пары гнперон — антигиперон требуется значительно ббльшая энергия, чем для создания пар нуклонов. Например, наиболее легкий из антигиперонов антилямбда-нуль гиперои (Л') может быть создан при энергиях на ! — 1,5 ГэВ больших, чем те энергии, при которых возникают антинуклоны. Это связано с относительно большой массой покоя гиперонов.
15» 451 Влек. три- чеекнй заряд Мас- са, Мзз Время мизин, с Сини, А' Обозначение Стабилен Фотон те те о о 112 0 0 112 е- е+ — 1 +1 — ! +! 112 2,6.! О" а 0,8.10-за +1 — 1 0 140 135 К+ К" Ка К" 1,2 10-в К: 0,86х х1О- К„'. 5,38Х Х10-з 2,4 1О- ° !7! +1 — 1 0 0 494 498 0 0 з1о-меэои 549 р р п й +1 — 1 0 0 12 1/2 Ло зтзо Х+ Х+ 0 0 1!'2 +1 — 1 1!2 Х- Бтра тта 1,5.10-зо (10-зв — 1 +1 0 0 1197 1192 !!2 1!2 Ео 1,7.
10-зо 3 10-за 1321 1315 †! +1 0 0 1з2 1,2 — 1 +1 3!2? 452 Название частицы и античастицы ДЕПТОНЫ Нейтрино: электронное нейтрино, антинейтрнно р-мезоиное нейтрино, антинейтрнно Электроны: электрон, позитрон Мюоныг р--мезон, р+-мазан МЕЗОНЫ Пионы: л+-мезон, л--мезон ла-меэон Каоныг К+-мезои, К-.мезон Ко-метан, анти.Ко.мезон БАРИОНЫ Нук лоныг протон, антипротон нейтрон, антинейтрон Гилароныг Ло-гиперон, анти-Ло-гнперон 2+-гнперон, анти-2+-гиперон Б--гиперон, анти-Х- -гиперон Хч-гиперон, анти-Хо-гнперон Е--гнперон, анти-Е--гипс. рон Еа-гиперон, анти-Еа-гиперон О- гиперон, анти-О-гипе- рон Таблица 83.2 0 Стабильны 0 Стабильны 0,5!1 Стабильны 106 2 2 10-в 938,2 Стабильны 939,6 0,93 !оа 1116 2 5 1О-зо 1189 О 8 10-зо 1672 1 3.10-зо 13.
В последние годы обнаружено большое количество новых частиц, которые были названы резонансными частицами, резонансами или резононами. Так теперь называют весьма короткоживущие образования (с временем жизни =1О-'* с). Основанием для того, чтобы считать резонансы частицами, является то, что в ряде случаев при своем образовании, а также и при распаде они ведут себя как одна частица с определенными характеристиками: спином, электрическим и бариоииым зарядами и другими характеристиками, которых мы ие рассматривали. Резонансы имеют также определенные импульсы и энергии. Термин резонанс в применении к частицам возник еще в пятидесятых годах, когда при исследовании рассеяния на протонах пионов с энергией около 200 МэВ было обнаружено резкое увеличение рассеяния, названное резонансом.
Резонансные состояния, аналогичные пионно-протонному резонансу, оказались имеющими свойства частиц, и название укрепилосгп обнаружилось, что у каждой из тяжелых, сильно взаимодействующих частиц существуют присущие ей резонансы, отличающиеся большей массой. Обнаружено также существование и мезонных резонансов. Число открытых частиц и резонансов в настоящее время уже настолько велико, что в последние годы в физике элементарных частиц были предприняты серьезные и успешные попытки их классификации.
Однако решение этого вопроса находится еще в такой стадии, что мы не сочли возможным рассматривать его в этой книге. 14. В связи с тем, что число частиц и резонансов весьма велико, само представление об элементарности многих из частиц ставится под сомнение. Поэтому определение элементарной частицы оказывается недостаточным, и вряд ли есть возможность дать в настоящее время исчерпывающее определение элементарной частицы. Чем глубже физика проникает в познание свойств <элементарных» частиц, тем все более оправдывается гениальное ленинское предвидение о том, что электрон так же неисчерпаем, как и атом.
5 83.8. Исследование структуры нуклонов 1. В 3 83.1 мы видели, что теория относительности требует, чтобы элементарные частицы не имели структуры, были бы точечнымп. Любая протяженность частицы в пространстве, наличие у нее некоторой структуры, находится в противоречии с теорией относительности. Вместе с тем, отсутствие структуры у элементарных частиц, непротяженные частицы вещества, представляются совершенно неудовлетворительными и с философской, и с физической точек зрения. Как указано в 3 72.5, выражение для классического радиуса электрона предполагает у него наличие определенных размеров и, следовательно, некоторой структуры. В современной физике на смену классическим моделям элементарных частиц пришли попытки отыскания таких структур этих частиц, которые не противоречили бы теории относительности.
В настоящее время имеются прямые 463 экспериментальные доказательства наличия структуры элементарных частиц и разработаны способы ее изучения. 2. Одним из методов изучения структуры нуклона является исследование упругого рассеяния пионов с энергией порядка 7 ГэВ на протонах. Другой метод состоит в исследовании упругого рассеяния электронов на протонах и нейтронах. Этн методы позволили сделать определенные выводы о структуре нуклона. Упругое рассеяние пионов на протонах, как показали опыты, происходит так, что пион мало отклоняется от первоначального направления полета, а протон получает незначительную отдачу, т. е.
переданный протону импульс Лр невелик. Из соотношения неопределенностей следует, что этот процесс должен происходить в некоторой области пространства, характеризуемой линейными размерами а~ Ыбр. Детальное изучение упругого рассеяния пионов на протонах показало, что этот процесс следует представлять себе как результат дифракции пионов на некоторой поглощающей пионы области, определяющей размеры идклоиа.
3. Экспериментальные данные указывают на то, что в нуклоне имеется центральная часть (ядро — «керн» нуклона или «голый» нуклон). Размеры ядра нуклона оцениваются в 10 " м. В 3 80.5 „йный "нунннн нГ-мнннннанаммннрра; гн нн,™7400 'нам й чн К-мнннннан итРРаггн — „,, ЯЗгн ° и и уь Я-парн1 ннпнунныггн".—, 00ргн ! ! 0П(00 И 0гР Рис зз !3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
